Теория процесса синтеза углеводородов

Теория процесса синтеза углеводородов [c.701]

ТЕОРИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА УГЛЕВОДОРОДОВ [c.705]

Изучение процессов синтеза углеводородов оказало большое влияние на развитие теории приготовления и технологии производства катализаторов, поскольку в процессе подбора контактов использовались все без исключения способы их приготовления. Интересно отметить, что при промышленном осуществлении синтеза предпочтение, в конце концов, было отдано плавленым железным катализаторам с промоторами, технология приготовления которых сравнительно проста. На выбор этих контактов немалое влияние оказало то обстоятельство,что они готовятся из недефицитного, недорогого, доступного сырья и, наряду с активностью, обладают высокой механической прочностью. Последние играют большую роль в промышленных условиях, особенно при реализации способа с кипящим слоем катализатора. [c.144]

Синтез углеводородов из СО и Hg — один из немногих примеров сочетания теоретических исследований и технологических разработок, осуществлявшихся почти одновременно. На этом процессе апробировались различные теории катали-тического действия, выдвигались новые проблемы. Изучение процессов синтеза углеводородов способствовало развитию различных каталитических реакций взаимодействия окиси углерода с водородом оно оказало также большое влияние на развитие ряда важных представлений в катализе. В этом смысле важность и значение рассмотренных процессов выходят далеко за рамки проблемы каталитического получения углеводородов. [c.144]

Однако неожиданно карбидная или, как ее еще называют, абиогенная теория о происхождении нефти получила новые доказательства — от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ из неорганики. Но ведь именно на этом предпо.пожении и построена теория Менделеева. [c.22]

Образование нефти непосредственно из СО2 и Н2О, из которых состояла материнская атмосфера Земли, термодинамически без фотосинтеза невозможно ( термодинамический аргумент). Теоретически более вероятна возможность образования нефти в земных глубинах взаимодействием воды с карбидами металлов. Единственное, но не убедительное доказательство этому, являющееся козырной картой сторонников неорганической концепции, - это нефтеподобная жидкость, получаемая в лабораторных условиях по карбидному синтезу, но принципиально отличающаяся по качеству от природной нефти (как, например, сливочное масло от маргарина). Кроме того, на наш взгляд, карбиды металлов могли образоваться в природе в результате взаимодействия карбидообразующих металлов с органическими веществами при термобарических условиях подземелья. В таком случае карбидный синтез углеводородов есть не что иное, как промежуточная каталитическая стадия (вторичная реакция) суммарного биогенного процесса рождения нефти. Ведь из теории катализа известно, что металлы (и не только металлы) - катализаторы ускоряют химические реакции, образуя с участниками химического процесса промежуточные химические соединения, но при этом не изменяя равновесия реакций (физико-химический аргумент). [c.64]

Несмотря на отсутствие теории процессов каталитического окисления углеводородов, в настоящее время выявлены некоторые закономерности, позволяющие управлять этими реакциями. Для быстрого и успешного развития промышленности необходимы активные катализаторы, обеспечивающие высокую производительность и избирательность, т. е. сведение до минимума побочных реакций. С одной стороны, продолжаются поиски катализаторов для новых процессов (например, получение окиси пропилена из пропилена, акриловой кислоты из пропилена, окисление насыщенных углеводородов и др.), с другой — улучшаются или заменяются контакты для процессов, известных и используемых в промышленности органического синтеза (например, получение окиси этилена из этилена, акролеина из пропилена, малеинового и фталевого ангидридов из бензола и нафталина и др.). [c.229]

В связи с этим важное значение приобретает всестороннее и систематическое изучение процесса микробиологического синтеза белковых веществ, тесный контакт между биохимиками, микробиологами, технологами и учеными других специальностей с целью создания теории ферментативного окисления углеводородов и разработки наиболее рациональных технологических схем получения белковых веществ путем биосинтеза. Особую роль в этом должны сыграть физико-химики в связи с важностью физико-химических исследований для объяснения этого процесса и отсутствием подобных работ в литературе. [c.77]

В настоящей главе кратко изложены основы гетерогенного катализа. Не претендуя на широту или полноту рассмотрения предмета, она имеет цель ознакомить химиков и инженеров с современными методами и теориями катализа. Где возможно, отдельные понятия иллюстрируются примерами катализа металлами или их окислами, которые используют в синтезе углеводородов из окиси углерода и водорода, или подобными им. Отдельно, и тоже кратко, рассматриваются три каталитических процесса гидрирование олефинов, синтез аммиака и синтез спиртов. [c.33]

Теория Бертело была основана на детальном изучении алифатических углеводородов только с одним и двумя атомами-углерода. Не удивительно, что позднее она подверглась серьезной критике, особенно со стороны Бона и Габера. Габер указал, что первое положение Бертело является только произвольным толкованием факта постоянного образования графита в процессе газификации углеводородов при постепенно повышающихся температурах. Он отмечает однако, что кокс никогда не бывает свободен от водорода. Габер критикует также и второе положение Бертело, считая, что равновесие может быть случайно достигаемым состоянием, постоянным лишь вследствие постоянного выбора внешних условий. Действие температуры на равновесие является, по мнению Габера, неясным, и равновесие метана , даваемое Бертело, очевидно, несовместимо с необратимой реакцией образования бензола из ацетилена. Габер также считает, что. алифатические углеводороды с одним или двумя углеродными атомами представляют некоторый изолированный специальный случай, отличающий их от высших гомологов. Бертело особенно отмечал значение ацетилена как важного фактора в процессах синтеза. Хотя вполне справедливо , что бензол может быть получен из ацетилена действием высокой температуры, но Бон совершенно убедительно показал относительно незначительную роль ацетилена в качестве продукта пиролиза простых углеводородов. [c.9]

Накопившиеся экспериментальные результаты кинетических, адсорбционных, рентгеноструктурных измерений, а также данные изотопных исследований и термодинамические расчеты делают сомнительным участие объемных карбидов в качестве активных промежуточных соединений в синтезе углеводородов. Вместе с тем неизменное присутствие небольших количеств кислородсодержащих веществ в продуктах синтеза уже давно привело отдельных авторов к отказу от карбидно-метиленовой теории и к допущению участия в процессе активных промежуточных кислородных соединений. [c.76]

Наряду с карбидной теорией выдвигались различные гипотезы, согласно которым промежуточными соединениями являются кислородсодержащие вещества метанол [251 или формальдегид [131, однако обнаружить их при синтезе метанола на никелевом контакте не удалось [26]. При применении метанола в качестве исходного вещества выход углеводородов на кобальтовом катализаторе оказался ниже, чем при использовании смеси окиси углерода с водородом [27]. Очевидно, образование углеводородов из метанола является вторичным процессом, идущим за счет окиси углерода и водорода, получающихся при разложении метанола. [c.116]

Такая относительная легкость жидкофазного окисления и несколько лучшая управляемость процессом с целью получения максимума однородного продукта способствовали развитию не только теоретических работ, но и нахождению оптимальных. условий и селективно действующих катализаторов. Стремление найти способы окисления до ценных кислородсодержащих соединений нефтяных продуктов в виде не индивидуальных углеводородов, а нефтяных фракций способствовало постановке чисто эмпирических работ. С другой стороны, цепная теория окисления углеводородов, развивавшаяся преимущественно в трудах Семенова и его сотрудников, долгое время не рассматривала примеры окисления в жидкой фазе. Поэтому до 40-х годов цепная теория в работах по жидкофазному окислению служила больше средством объяснения процессов, а не средством активного синтеза. С помощью этой теории были объяснены существование индукционного периода, самоускорение процесса, а также влияние ничтожных количеств примесей. [c.330]

Экспериментальные исследования Бутлерова, в противоположность работам Бертло, тесно связаны с теорией. Для Бутлерова последняя была не только средством объяснения фактов, но и орудием синтеза новых соединений, возможность существования которых часто предсказывалась теорией. Для разработки теории химического строения Бутлеров использовал исключительно обширный фактический материал и эмпирические результаты, полученные другими химиками, в том числе Бертло. У Бутлерова имеются ссылки на работы Бертло, откуда он почерпнул, в частности, и некоторые сведения об уплотнении этиленовых углеводородов в присутствии таких катализаторов, как серная кислота и фтористый бор. Если Бертло всего лишь отметил полимеризующее действие этих агентов, то Бутлеров подробно изучил процессы полимеризации ряда углеводородов, для своего времени отчетливо показал их механизм, вскрыл.закономерности процессов и впервые доказал образование и распад промежуточных соединений, указывающих на роль катализаторов в этих реакциях. [c.59]

При каталитическом синтезе кислородсодержащих производных углеводородов представляется возможным регулировать процессы окисления. Марголис 3, 27] рассмотрела реакции каталитического окисления, в том числе и углеводородов она установила, что одной из особенностей этих реакций является то, что они могут быть связаны с взаимодействием поверхностных радикалов с кислородом. При адсорбции молекул на катализаторе может иметь место реакция переноса заряда, и, говоря языком электронной теории катализа, образующаяся в результате этого структура адсорбата зависит от относительной величины энергии электронных уровней катализатора и субстрата. Этот основной вопрос был рассмотрен в гл. 5, где отмечалось, что в некоторых случаях молекулы могут хемосорбироваться слабо и таким образом, что получающиеся при этом поверхностные соединения не имеют результирующего заряда. Для такого случая Волькенштейн [28] постулировал существование незаряженных поверхностных свободных радикалов, которые связаны ковалентной связью с поверхностью катализатора. В других случаях, когда имеет место прочная хемосорбция, можно считать, что адсорбированные частицы имеют эффективный заряд, и поэтому их можно рассматривать как ион-радикалы. Любарский [29] предложил механизм многих каталитических реакций с участием углеводородов при этом он также исходил из представления о существовании таких поверхностных радикалов. Оп считал, что они выполняют ту же роль, что и центры передачи цепи в гомогенных газофазных реакциях окисления. Однако можно полагать, что такое представление является лишь другой формой выражения более ортодоксальной электронной теории катализа. Чтобы показать, насколько близки к истине эти два подхода, рассмотрим кратко основные особенности некоторых каталитических реакций окисления углеводородов. [c.325]

Стадией, не имеющей аналогий в химической промышленности, является стадия культивирования соответствующего микроорганизма, проводимая либо с целью накопления собственно биомассы (производство дрожжей на основе гидролизатов растительного сырья или углеводородов нефти, кормовых антибиотиков, некоторых вакцинных препаратов, средств защиты растений и бактериальных удобрений), либо с целью получения продуктов метаболизма растущей популяции микроорганизмов (антибиотики медицинского назначения, аминокислоты, спирты, ферменты, антигенные препараты). Основным процессом этой стадии является рост популяции микроорганизмов на питательной среде определенного состава. Отсюда вытекает главная задача технологических разработок —создание условий, обеспечивающих максимальную утилизацию компонентов питательной среды и накопление целевого продукта с заданными свойствами. Естественно, что теоретической основой для этого являются закономерности, определяющие рост популяции микроорганизмов в зависимости от условий его осуществления. В общем есть все основания утверждать, что прогресс технологии микробиологических производств во многом зависит от уровня знаний теории собственно микробиологического синтеза. [c.5]

Большой исторический интерес представляет карбидная теория, предложенная Ф. Фишером и Г. Тропшем [24]. Катализаторами для синтеза углеводородов являются элементы подгруппы железа (N1, Со, Ре), легко образующие карбиды. Авторы предложили гипотезу, согласно которой при синтезе углеводородов в качестве промежуточного продукта образуются нестойкие карбиды. Например, в случае N1 процесс протекает по следующей схеме [c.702]

Работы С. Крэксфорда явились стимулом для дальнейшего экспериментального изучения-механизма синтеза углеводородов, что привело к крушению карбидной теории, так как было доказано, что процесс протекает без участия карбидных центров. [c.705]

В те же годы в Казанском университете над созданием и развитием теории химического строения органических соединений работал великий химик-органик А. М. Бутлеров (1828—1886 гг.). Замечательные исследования А. М. Бутлерова и его школы в области синтеза углеводородов изобутана и изобутилена (1876 г.), изопентана (1870 г.) и изогексана (1872 г.), равно как процессов полимеризации непредельных углеводородов, легли в основу современных методов промышленного производства высокооктановых компонентов для авиабензинов. [c.14]

Здесь нельзя не упомянуть еще об одном перспективном направлении работ по приготовлению катализаторов специального назначения для процессов синтеза жидких топлив. В Институте катализа Сибирского отделения АН СССР развита теория цеолитных катализаторов, позволяющих предвидеть селективность их каталитического действия в отношении синтеза изопарафинов, ароматических углеводородов и предшественников кокса из органических соединений различной природы в зависимости от химического состава и координационного состояния атомов активных центров. На основе этих представлений созданы катализаторы и разработаны методы их синтеза с высокой устойчивостью к коксообразованию, селективные в отношении синтеза ароматических соединений и изоме-ризованных парафинов. [c.257]

Литература, посвященная галогенированию углеводородов путем замещения галогенами, чрезвычайно обширна [1—4] главным, образом это объясняется интересом к теории процесса и промышленным значением получающихся продуктов. Дополнительную информацию можно встретить почти в каждом учебнике препаративной органической химии и в Синтезах органических препаратов . Общая теория ориентации, относящаяся к реакции Фриделя — Крафтса, рассмотрена в гл. 1 (разд. Г), посвященной алкаиам, циклоалка-нам и аренам. [c.446]

Несмотря на очевидную значимость вопросов теории управления химическими процессами, они до настоящего времени изучались немногими, главным образом отечественными исследователями (Г. К. Бо-ресковым, А. И, Плановским, С. И. Обрядчиковым, М. Ф. Нагиевым, Б. К. Америком, В. А. Ройтером, В. Л, Волковым, В. А. Каржа-виным, А. П. Зиновьевой и др.) и не получили еще достаточного освещения в научной печати. Исключение составляют некоторые частные решения для процессов окисления сернистого ангидрида, синтеза аммиака, непрерывного синтеза хлорбензола, синтеза бензосульфокислоты, термического крекинга нефтепродуктов, гидрирования олефинов, деструктивной гидрогенизации в паровой фазе, каталитического риформинга бензинов и синтеза углеводородов из окиси углерода и водорода [1, 2, 3, 4, 4а, 5, б, 7, 8, 8а, 9, 10, И, 12 и 13]. [c.3]

Чтобы объяснить протекание осуш,ествленного им синтеза углеводородов из окиси углерода и водорода на кобальтовом й железном катализаторе, Фишер разработал так называемую карбидную теорию . Согласно этой теории катализатор должен поглош,ать углерод из окиси углерода и образовывать нз него карбид металла. Углерод находится на катализаторе в тончайше диспергированном состоянии и, по мнению Фишера, должен гидрироваться водородом до углеводородов. Затем углеводород отделяется от катализатора и каталитически активная поверхность регенерируется. Так как синтез Фишера протекает прн температуре, лишь несколько превышающей 170°, то внешние условия, требуемые для образования углеводородов, могут возникать и в земной коре. Однако эта теория неприменима для объяснения образования нефти и мало вероятна также для объяснения механизма процесса гидрирования СО. [c.123]

Механизм процесса крекинга углеводородов на алюмосиликатных катализаторах нельзя полностью объяснить мультиплетной теорией. Комплекс, образованный активными точками катализатора с молекулами углеводородов, изменяет с ходом реакции свой состав. Явления десорбции продуктов синтеза не наблюдается. [c.223]

Попытки выяснить при помощи С механизм технологически очень важного синтеза Фишера-Тропша привели, до настоящего времени, лишь к частичному успеху. Этот процесс получения синтетического моторного топлива, спиртов и др. заключается в том, что смесь СО + Н, пропускают над соответствующими катализаторами, что ведет к образованию метана, сложных смесей углеводородов и кислородсодержащих органических соединений (синтины). По распространенной теории, их синтез идет с участием углерода поверхностных карбидов металлов, содержащихся в катализаторе. Для проверки этих представлений Куммер, де Витт и Эмметт [779] карбиди-зировали поверхность катализатора радиоактивным 0 0, после чего пропускали над ним смесь СО + Hg. В метане и других продуктах синтеза была найдена лишь небольшая активность, а активность поверхности катализатора уменьшалась также лишь на небольшую величину. Опыты велись с катализатором из железа, промотированного окислами тот же результат дали катализаторы из FegOg и из Сг + Th на кизельгуре. Из этих данных следует, что углерод поверхностных карбидов играет лишь очень небольшую роль в образовании продуктов синтеза (порядка 10—1,5%), основное количество которых образуется без его участия. К таким же результатам, опровергающим карбидную теорию, привели исследования П. Д. Зелинского и Я. Т. Эйдуса [1058], сделанные без применения изотопов. [c.421]

Существенное влияние на селективность процесса синтеза мономеров из углеводородов оказывают макрофакторы (диффузия, тепло). Увеличивая линейную скорость потока газа или скорость циркуляции, можно устранить в определенных условиях влияние внешней диффузии. Для предотвращения влияния внутренней диффузии носители для катализаторов подбирают с определенной структурой и размером пор. При выборе контактного аппарата необходимо обеспечить устойчивый термический режим и устранить возможность перегрева слоя катализатора. Теория моделирования экзотермических реакций для выбора оптимального режима проведения процессов разбирается в ряде работ [306]. [c.347]

Промышленный процесс карбамидной депарафинизации, в основе которого лежит образование комплексов карбамида, обеспечивает, с одной стороны, улучшение качества моторных топлив и минеральных масел, а с другой стороны, позволяет во много раз увеличить производство мягкого (жидкого) парафпна — сырья для производства синтетических жирных кислот, синтетических жирных спиртов, моющих средств и т. д., а также сырьевой основы промышленности микробиологического синтез а — производства белково-витаминных концентратов на базе нефтяных углеводородов. Поэтому разработка теории карбамидной депарафинизации, а также создание и совершенствование соответствующих промышленных установок имеют большое значение [1, 2]. [c.6]

Основываясь на принципах формульного схематизма, позволяющего проектировать синтез сколь угодно сложных органических соединений, н на закономерностях, устанавливающих зависимость реакционных свойств вещества от химического строения его молекул, структурные теории смогли обеспечить выдающиеся достижения в препаративном синтезе самых различных органических веществ вплоть до таких сложных, как витамины и гормоны, антибиотики и даже белки (инсулин). Мо они оказались не в состоянии указать пути осуществления процессов ароматизации парафинов или производства этилена, ацетилена и других олефиновых, ацети-лсмювых, диеновых углеводородов в широких промышленных масштабах. [c.101]

Значение теории цепных процессов для судеб химической технологии трудно переоценить. С этой теорией тесно связано развитие и таких разделов химической технологии, в основе которых лежат процессы пирогепетнческого разложения веществ, теплового взрыва, радиационной химии, взрыва конденсированных взрывчатых веществ, термического крекинга нефтей, алкилирования, карбони-лирования углеводородов, гидро- и дегидрогенизации органических соединений, процессы горения в самом широком смысле, в том числе процессы, самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), продуктами которого являются карбиды, силициды, бориды и т. п. соединения переходных металлов. [c.150]

Низкомолекулярньге олефины — этилен, пропилен, 1-бутен и 1-пентен — являются исходным сырьем для промышленности органического синтеза, в частности для получения полимерных материалов полиэтилена, полипропилена, стирола, синтетических волокон, пластических масс, органического стекла и т. п. Возрастающая потребность промышленности в олефинах требует разработки теории и практики эиономически выгодных способов их получения из природных и попутных газов. Для установления этих критериев необходимо прежде всего рассмотреть термодинамические характеристики процессов получения низкомолекулярных олефинов из предельных углеводородов. [c.168]

Нанесенные металлические катализаторы широко прш 1еняются в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности [1]. Достаточно перечислить важнейшие процессы, в которых они используются, и их огромное практическое значение станет очевидным синтез аммиака конверсия углеводородов с водяным паром в синтез-газ риформинг гидрокрекинг гидроочистка гидро-деалкилирование дегидроциклизация изомеризация парафинов и цикланов гидроизомеризация олефинов, диенов и ароматических углеводородов изомеризация этилбензола в ксилолы восстановление разнообразных органических соединений окисление синтез Фишера—Тропша и др. Исследование металлсодержащих контактов представляет большой интерес для теории катализа, создания новых полифункциональных каталитических систем и разработки новых каталитических процессов. Свойства таких катализаторов, как известно, существенно зависят от состояния и дисперсности металлического компонента [2—6]. И не случайно, когда были синтезированы и стали доступны кристаллические алюмосиликаты (цеолиты), их способность к ионному обмену и иысикая обменная емкость, наличие кристаллической структуры с однородными порами молекулярных размеров были использованы для получения катализаторов-, содержащих высокодиспергированные металлы, обладающие молекулярно-ситовой селективностью и полифункциональным действием. Уже первые исследования, выполненные Рабо и др. [7, 8], Вейсцем и др. [9, 10], показали большую перспективность металлцеолитных систем для катализа, нефтепереработки, нефтехимии. Интерес к этим системам особенно возрос после опубликования результатов изучения внедрения атомов платины в цеолитную структуру, ее дисперсности и установления высокой стойкости к отравлению серой ионообменного катализатора 0,5% Р1-СаУ [И]. [c.154]

В настоящее время можно считать, в основном, решенными вопросы, связанные с теорией и промышленной практикой пиролиза углеводородов на этилен. Проведение процесса пиролиза при высоких температурах, малых временах пребывания продуктов в зо не реакции и пониженных парциальных давлениях углеводородов позволяет превращать нефтяное газовое сырье в этилен с высокими выходами. Показана возможность превращения этана в этилен термическим дегидрированием в условиях осуществимых в промышленности с выходами 80—90%. Более высококипящие углеводороды при оптимальных режимах образуют 30—50% этилена от веса превращенного сырья, сумма же выходов всех олефинов являющихся полупродуктами для нефтехимического синтеза доходит до 50—70% вес. на сырье. Полезное превращение углеводородов нефти и газа в этих процессах не уступает многим каталитическим процессам, считаюгци мся высокоселективными. Причем, если процесс ведется с применением жидкого нефтяного сырья в зависимости от параметров процесса либо можно получить максимальное количество олефинов (до 70%), либо несколько меньшее количество их (до 50%) при одновременном получении высокоароматизированных [c.54]

Систематическому изучению А. п. ненасыщенных соединений положили начало исследования 20-х годов Циглера и С. В. Лебедева. В одной из первых работ, относящихся к этому циклу, Циглер выдвинул представление о подобных реакциях как о последовательном металлорганич. синтезе. Такая концепция в принципе совпадает с современным взглядом на сущность полимеризации, инициированной щелочными металлами и металлалкилами. С. С. Медведев и А. Д. Абкин в 1936 обнаружили высокую устойчивость промежуточных соединений, возникающих при натриевой полимеризации бутадиена, и указали, что механизм этого процесса отличен от радикального. Тем не менее в 30-х и даже в начале 40-х годов еще существовала точка зрения о радикальном механизме процессов, инициированных щелочными металлами. Она была окончательно отброшена при появлении новых экспериментальных фактов о строении полимеров и составе сополимеров, образующихся в анионных системах. Как впервые установила А. И. Якубчик с сотр., полимеры диеновых углеводородов, полученные под действием различных щелочных металлов, значительно отличаются по своей структуре друг от друга и от полимеров, образующихся при радикальном инициировании. Весьма важным для понимания механизма полимеризации под влиянием щелочных металлов оказались результаты, полученные в 1950 Уоллингом, Мэйо и сотр. сополимеры стирола с метилметакрилатом, образующиеся при использовании таких инициирующих агентов, принципиально отличаются по своему составу от сополимеров, синтезированных с помощью радикальных и катионных инициаторов. Именно к этому времени относится выделение А. п.в самостоятельный раздел химии полимеров.Периодом особенно интенсивного развития исследований по А. п. (вовлечение значительного числа разнообразных мономеров, расширение круга инициаторов, создание фундамента теории соответствующих процессов) являются последние 10—15 лет. В эти годы в области теории и практики А. п. сложились крупные школы химиков в Советском Союзе (С. С. Медведев и сотр., А. А. Коротков и сотр.) и за рубежом (М. Шварц, М. Мортон в США, Шульц, Керн в ФРГ, Байуотер и Уорсфолд в Канаде и др.). [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология